天文学基础小论文
天文学基础小论文
浅谈天文经纬度及天文方位角测定原理
摘要：天文测量学是一门基础学科，也是我们在早期测量中常用到的测量手段。随着空间大地测量技术的发展，虽然天文测量学在应用上有所减少，但在某些领域其地位依然不可动摇，值得我们去研究。本文介绍了天文测量中的坐标系统以及时间系统，并详细介绍了天文经纬度和天文方位角测量的基本原理和方法。本文的工作可为天文大地测量的研究提供一定的参考和依据。
关键词：天文坐标系；天文经度；天文纬度；天文方位角
Abstract：Astronomical surveying is a basic discipline, but also our means of measurement used to in the early measurement. With the development of space geodetic techniques, although astronomical surveying a decrease in the application, but in some areas of its status remains unshakable, it is worth to study. This article describes the astronomical measurement coordinate system and the system is, and introduces the basic principles and methods of astronomy and astronomical azimuth measurements of longitude and latitude. Work in this paper can provide a reference and basis for the study of astronomy geodesy.
Key words:Astronomical coordinate system; astronomical longitude; latitude; astronomical azimuth
目录
1 绪论 (1)
1.1 基本概念 (1)
1.2 天文观测的坐标系统及时间系统 (1)
1.2.1 天文观测的坐标系统 (1)
1.2.2 天文观测的时间系统 (4)
1.2.3 研究思路 (4)
2 理论基础 (5)
2.1 天文经纬度测定理论 (5)
2.1.1测定天文经度的基本原理 (5)
2.1.2恒星中天法测定钟差的基本原理 (6)
2.1.3测定天文纬度的基本原理 (6)
2.2 天文方位角测定理论 (7)
2.3 天文测量成果的归算 (7)
2.3.1 经纬度和方位角的归心改正 (7)
2.3.2 经纬度和方位角归算到大地水准面 (8)
2.3.3 经纬度和方位角的极移改正 (8)
3 结论 (9)
参考文献 (10)
1 绪论
从古至今，人们对于宇宙万物的探索从未停止，对于宇宙空间的探索更是尤为热衷。在科技文明落后的年代，人们靠肉眼观察所得的各种信息，去了解周身有限的空间，人们知道了北极星能够指北，知道了月亮阴晴圆缺的变化规律……，随着科技的发展，人们借助各种科学设备可以获取更广阔天地的各种信息，如今人们可以给地球上任意一点定位，可以推算地球大致的运行状态……，天文测量就是这些科学的一个重要基础，它为我们认识宇宙万物提供了一个相当好的技术途径。天文测量无论在基础科学,还是在国民经济和国防建设中都具有重要的意义。随着空间大地测量技术(VLBI、LLR、SLR和GPS等)的发展,虽然天文测量在应用上有所减少,但在大地测量的绝对定位和中远程武器的发射等领域中仍然是不可替代的技术。天文经纬度以及天文方位角的测定是天文测量中最为基础的工作。
1.1 基本概念
⑴天文经度
测站的天文子午面与格林尼治天文台(平均天文台)的天文子午面之间的夹角，称天文经度，常用λ表示。
⑵天文纬度
测站铅垂线与天球自转轴之间所夹锐角的余角，称天文纬度，常用Φ表示。
⑶天文方位角
测站点所在的天文子午线指北方向，按顺时针旋转至目标方向线间的水平角，称天文方位角，常用A表示。
⑷天文天顶
垂直向上或头顶上的点，即铅垂线向上无限延长与天球的交点，称天文天顶。
⑸天文垂线
天文地平圈的主方向是由重力确定的铅垂线，称为天文垂线。
⑸黄道、赤道及黄赤交角
地球公转的轨道面与天球相交的大圆，称黄道。赤道是地球表面的点随地球自转产生的轨迹中周长最长的圆周线，称赤道。黄道面与赤道面的夹角称为黄赤交角。
⑹春分点
由赤道以南穿过赤道所经过的黄道与赤道交点叫做春分点，用符号?表示。
⑺恒星日及恒星时
春分点连续两次通过观测者子午圈的时间间隔，称一个恒星日。一个恒星日平分成24小时得到的时间系统，称恒星时。
1.2 天文观测的坐标系统及时间系统
1.2.1 天文观测的坐标系统
我们常说的天文坐标系包括地平坐标系、赤道坐标系、黄道坐标系和时角坐标系四种。它们是我们在天文观测中主要参照坐标系。
㈠地平坐标系
实际观测应用中，最重要的几何坐标系是以地方天文地平作为基本参考圈的坐标系。它是表示天空形象的一种方法，是在旋转的天球上建立和应用坐标系必需的中间媒介。把直接观测到的天空形象用严格的几何方式系统的进行表示时，它是实用中唯一可用的坐标系。其
它的基本方向和参考圈或多或少只能从对恒星和其他天体的观测加以延伸才能确定它们的位置。
图1 地平坐标系
㈡赤道坐标系
这种系统的基本圈是天赤道，它是由地球的自转确定的。赤道是一个以天极为几何极点的大圆，它的平面与天球的视运动旋转轴正交，赤道上任一点距天球的两个极点都是90°。赤纬：天球上任意一点离赤道的角距，在通过该点的副圈上量测，自赤道向北量为正，向南量为负，此角距称为该点的赤纬。赤经：春分点和通过该点的副圈与赤道的交点在赤道上所截的弧段称为该点的赤经。
图2 赤道坐标系
㈢黄道坐标系
这种系统的基本平面——黄道平面，由地球绕太阳公转的轨道面确定。黄道的副圈是通过黄极的大圆族，称为黄经圈。平行于黄道的小圆称为黄纬圈。赤道以北的至点，习称夏至点，另一个至点称冬至点。
图3 黄道坐标系
㈣时角坐标系
时角坐标系与赤道坐标的差别在于经度的起算点不同，它的起算经度从午圈开始，向西为正。时角坐标系的经度称为时角。 它以天赤道为基本圈，以天赤道与天子午圈近南点的交点（Q'点）为基本点。时角（t ）指在基本圈上计量的第一坐标，自子午圈起向西为正（0h~12h ），向东为负（0h~-12h ），第二坐标：赤纬（），子赤道向北天极计量为正（0°~90°），向南天极为负（0°~-90°）。
图4 时角坐标系
Z 天顶
天赤道
北天极P
地平圈
N
S
E
W
Q
Q’
t
⑸各坐标系参数
表1 坐标系参数表
1.2.2 天文观测的时间系统
天文观测采用恒星时系统，恒星时的参考点是春分点，以春分点上中天瞬间为观测点恒星日的开始，即恒星时0点0分0秒。一个恒星日为23小时56分4秒。 1.2.3 研究思路
第一步：资料搜集。借助网络，图书馆等资源搜集相关资料。
第二步：分析资料。将搜集来的各种资料整理分析，熟悉其中一些基本的理论知识。
第三步：选定论题，确定思路。根据掌握的资料选定研究论题，并初步设计研究思路，可以通过与他人讨论完善自己的思路。
第四步：深入研究，书写论文。根据论题再次查找更多的相关资料，分析这些资料，深入探索其中的理论基础，过程中可以尝试书写论文。
第五步：完成论文，最终定稿。初步完成论文后，就要不断的去修改完善论文，包括修改论文的格式，检查论文中各种基本公式的推导等。最终定稿。
基圈 次圈
原点 坐标 坐标量法
坐标值限 地平坐标系
地平圈 子午圈
南点S
高度h 或 由地平圈沿垂直圈向天体量 0→±90° 天顶距z
由天顶Z 沿垂直圈向天体量 0→180° 方位角A
由南点沿地平圈向西量
0→360°
由南点沿地平圈向东、西量 0→±180°
时角坐标系
赤道 子午圈
上点Q
赤纬δ
由赤道沿时圈向天体量 0→±90° 时角t
由子午圈上点沿赤道向西量
0h →24h
由上点沿赤道向东、西量
0h →±12h 赤道坐标系
赤道
二分圈 春分点γ
赤纬δ （同时角系）
0h →24h
赤经α 由春分点沿赤道反时针量 黄道坐标系 黄道
春分点的黄
经圈
春分点γ
黄纬β 由赤道沿黄经圈向天体量 0→±90° 黄经 l
由春分点沿黄道反时针量
0→360°
2 理论基础
在北半球一般纬度地区,天体的天球坐标(ɑ,δ)与测站的天文坐标(测站的天文经纬度(λ,φ)，天顶距和地平方位角(z,A))之间存在着确定的理论关系。球面三角形常用的基本公式主要有边和角的余弦公式、正弦公式和第一五元素公式,即:
sA sinbsincco cosbcosc cosa += ⑴
a C B C B A cos si n si n cos cos cos -=- ⑵
C
c
B b A a sin sin sin sin sin sin == ⑶ A c b c b B a cos cos sin sin cos cos sin -= ⑷
根据球面三角形的基本公式,在球面三角形PZ σ中,可得
:
t z cos cos cos sin sin cos δ?δ?+= ⑸
?cos sin sin cos cos cos A t A t q += ⑹
t A z cos cos sin sin δ= ⑺ t A z cos cos sin sin cos cos sin δ?δ?-=- ⑻
其中q 是天体的星位角。恒星时s 与天体赤经ɑ和天体时角t 的关系是:
t s +=α ⑼
当天体运行到子午圈上时,天体坐标和天文坐标存在如下关系:①恒星上中天,且在天顶以南时:z +=δ?;②恒星上中天,且在天顶以北时:z -=δ?;③恒星下中天时)90()90(?δ-+-=b b z :
在天文大地观测中,一般假定天体的天球坐标(ɑ,δ)是无误差的,而测站的天文坐标存在着误差, 其中天顶距和方位角(z, A)以及测站的地方恒星时s 是直接观测量。微分(5)式,并利用(7)和(8)式,同时以增量代替微分可得
t A A z ??+??=???cos sin cos ⑽
此公式就是天顶距,天文纬度和时角变化量之间的理论关系。
2.1 天文经纬度测定理论 2.1.1测定天文经度的基本原理
测站的天文经度是测站的天文子午面与格林尼治天文台(平均天文台)的天文子午面之间的夹角。测站的经度等于测站与格林尼治天文台在同一瞬间同类正确时刻之差,这就是测定经度的理论依据。其基本公式为:
S s -=λ ⑾
由于测定两地同一瞬间时刻之差的方法不同,故测定经度有各种不同的方法。目前传统测量中多采用无线电法，无线电法测定经度就是通过收录时号的方法解决两地同一瞬间的时刻问题。就恒星时来说，设由已收录时号得到相应世界时0T 的测站钟面时(恒星时)s ’，又由观测恒星算得其钟差u ，则正确的收时刻为u s s +='。而正确的世界时0T 则可用换算的方法把它化为相应的格林尼治恒星时S,即:
u T T S S o 00++= 于是得:
)('000u T T S u s S s K ++-+=-= ⑿
由此可知,无线电法测经度主要包含收录时号和测定钟差两项工作。其主要包含两项误差,即收时误差和测钟差的误差。 2.1.2恒星中天法测定钟差的基本原理
根据(9)式,若在子午圈上观测恒星,则其时角t=0,于是有:上中天: α=s ;下中天: h s 12+=α。设读记恒星中天瞬间的钟面时为s ’,相应钟差为u,则s=s ’+u,可得相应中天瞬间钟面时s ’的钟差为:上中天 's u -=α ⒀
下中天
h s u 12'+-=α ⒁
可见只要测出恒星中天瞬间的钟面时s ’,即可算出s ’的钟差u,这就是恒星中天法测定钟差的基本原理。由于's u ?=?,故读取钟面时的误差's ?直接影响钟差误差u ?,这就必须精确测定恒星中天的钟面时s ’,这样对观测及仪器的精度要求就较高,需考虑多种仪器误差的响。如仪器定向误差、视准轴倾斜误差、水平轴倾斜误差等。在精密天文测量中,一般用中星仪(或称子午仪)进行中天法测定钟差。 2.1.3测定天文纬度的基本原理 根据t u s s +=+=α'可得:
αα-+=-=u s s t ' ⒂
把上式代入到(5),有
)'cos(cos cos sin sin cos αδ?δ?-++=u s z ⒃
其中s ’为观测瞬间的钟面时(恒星时),u 为钟差。故只要测得z,既可求得测站纬度。这就是恒星天顶距法测定天文纬度的基本原理。利用(10)和(23)式,可得天顶距误差z ?、读表误差
's ?和钟差误差u ?对天文纬度的影响:
)'(cos cos 1
u s tgA z A
?+??-?=??? (17)
由上式可知,当恒星在子午圈上进行观测时,可得到误差最小的天文纬度值。 2.2 天文方位角测定理论
上面讨论了测定测站天文经纬度的方法,确定测站在地球上的位置这个物体已经解决。比如在三角网上测定了起始边一端点A 的天文经纬度(λ,φ),则A 点在地球上的位置确定了,但是起始边AB 的方向(或三角网的方向)还没有确定。因此,在每一个三角网中,除了测定起始边端点A 的天文经纬度外,还必须测定起始边的方位角N α,以它作为计算三角网中各边方位角的起始数据,并求出起始边的拉普拉斯方位角L A ,以控制三角网中角度观测误差的传播和积累,减少整个网的横向位移,保证三角网的定向。测站至地面目标的方位角,是测站子午面与过地面目标的垂直面的夹角,也就是测站至地面目标方向与北极方向之间的夹角。设在测站M 测得地面目标B 和恒星σ在钟面时s ’瞬间的水平盘读数分别是R 和0R ,并设N A 是恒星σ在钟面时s ’瞬间的方位角(从北中天起量),那么就有:
A A N +=0180 （18）
A R R A R R a N N +-+=+-=000180 （19）
根据(7)、(8)和(14)式可得
t
t
ctgA sin cos cos cos sin sin cos δδ?δ?-=
- （20）
α-+=u s t ' （21）
设已知测站的天文纬度和钟差,就可求得恒星的方位角,进而利用(20)式求得地面目标B 的天文方位角N α。对(20)进行微分,利用(5) ~(8)式进行化简后,并用增量代替微分,可得
)'(sin cos cos sin u s z
q tgz A A ?+?+?-
=?δ
? （22） 可见在子午圈上观测090=δ的恒星,方位角的误差最小,即N α的误差也最小,所以在北半球广泛地区采用观测北极星时角法-北极星任意时角法来测得地面目标的方位角。 2.3 天文测量成果的归算
在最后处理天文测量成果时,必须考虑下面几个问题。①天文点仪器中心与三角点的标石
中心是否一致,若不一致,则需要进行归心计算;②外业所测各天文点的位置是否在同一水准面上,若不同则需要把它们归算到同一水准面上;③天文地理坐标系的极点是采用那一个地极坐标系统的,各天文点的成果必须加极移改正,把它们归算到同一个平极上。 2.3.1 经纬度和方位角的归心改正
三角测量的所有观测成果都是以三角点的标石中心为准,故在天文点墩上观测的经纬度和方位角必须归算到三角点的标石中心上,进行这种归心计算称为测站归心。设在天文点测得的经纬度是(0λ,0?),在三角点标石中心的经纬度是(λ,φ),它们之间的关系是:
λλλ????+=?+=00, （23）
00
'
'0
'
'sec sin ,cos ?ρλαρ?N N A e N e M =
?=
? （24）
其中e,N A 分别是由天文点至标石中心的水平距离(偏心距)和方位角(从北中天起量),0M ,
0N 分别是天文点的子午圈和卯酉圈的曲率半径,另外206265''=ρ。
方位角的归心计算,除了测站归心外还有照准点的回光中心与三角点标石中心不一致的照准点的归心。设0N a 是在天文点测得的三角点G 照准点回光中心的方位角,N a 是在三角点标石中心测得的三角点G 的方位角,则它们之间的关系是:
s N N Y Y c a a +++=''''0 （25）
00
'
''
''
''
''
'sin ,sin ,sin ?ρθρρtg A e N Y e S
Y A e S
c N S H H N =
=
=
（26）
其中S 是三角点标石中心至三角点G 之照准点的距离,H e 是三角点G 之照准点至三角点G 的水平距离,HH 是三角点G 之照准点至三角点G 的方向与三角点G 之照准点至三角点标石中心方向的夹角。
2.3.2 经纬度和方位角归算到大地水准面
天文观测得到的天文经纬度和方位角,都是以测站的铅垂线和水平面为基准测得的,但是不同测站有各自的水准面。故在天文大地测量时,必须将在不同水准面上观测的天文测量成果归算到参考椭球体上或大地水准面上。
设在测站观测的天文纬度和方位角分别是0?、0N a ,在测站重力线在大地水准面上的投影点观测的天文纬度和方位角分别是φ、N a ,它们之间的关系是:
N N N a a a ?+=?+=00,??? （27）
002201sin 000108.0,2sin 00171.0N N a COS H a H ???=?-=? （28）
其中1H 和2H 是测站点和照准点的高程,以米为单位。天文测量成果归算到大地水准面上时,对天文经度无影响。
2.3.3 经纬度和方位角的极移改正
天文观测得到的天文经纬度和方位角,都是以瞬时地球自转轴,即以瞬时地极为准的。因此在天文测量成果的处理时,必须把天文经纬度和方位角归算到了某一个平极上。设在测站测得的瞬时天文经纬度和方位角是(0λ,0?,0N a ),在以平极为基准时,测站测得的天文经纬度和方位
角是(λ,φ, N a ),它们之间的关系是:
N N N a a a ?+=?+=?+=000,,λλλ??? （29）
)sin cos (00λλ?y x --=? （30) 000)sin cos (?λλλtg x y +-=? (31) 000sec )sin cos (?λλx y a N +-=? (32)
其中x 和y 代表的是瞬时极相对平极的位置,即极移,以角秒为单位。
3 结论
本文首先介绍了大地天文观测中所用到的坐标系统以及时间系统，详细介绍了各系统地参数以及特性，然后在理论上综述了天文经纬度和天文方位角的测量原理,及其测量成果的归算,给出了相应的理论公式，系统的推导了各公式间推算演变的的过程及原理。在逐步完成本文过程中，我接触了很多新的知识，感觉收获颇丰：
⑴我不仅了解了天文坐标系的相关知识，还掌握了天文经纬度以及天文方位角的测定原理与方法，顺便还学习了天文数据平差以及归算的方法。
⑵虽然GPS 和其它空间大地测量技术在广泛的测绘服务领域中可以取代经典的天文测量方法,但是在某些方面并不能完全取代,天文测量仍然具有生命力和应用价值。目前,解放军测绘学院利用GPS 精确授时系统和电子经纬仪研制出了新型的野外快速天文测量系统,完全可以取代经典的天文测量仪器,其测量精度能够满足一、二等天文大地测量的需要。
⑶天文测量作为一门基础学科，有着悠久的历史，它不仅可以作为我们了解地球科学的基础，还可以为我们未来探索宇宙提供理论支持，对天文测量的深入研究无论对现在还是对未来都有重要意义。
参考文献
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自然科学的发展对人类社会的促进 ——以天文学为例
曲阜师范大学课程论文 （2015----2016学年第一学期） 课程名称：自然科学概论 适用专业：思想政治教育 自然科学的发展对人类社会的促进 ——以天文学为例 王院喜 2012414359 摘要：天文学发展的历史悠久，当人类文明产生以后，天文学也随着产生和发展起来。天文学正朝着更加精细的方向发展。本文主要介绍了天文学发展对我们人类社会的贡献及重大意义。我们一起期待着天文学的进一步发展为科学事业和人们的社会生活创造幸福。 关键词：天文学进程人类社会重大意义贡献 引言：天文学是研究宇宙中天体和天体系统的形成、结构、活动和演化的科学。探索天体演化是人类认识自然规律中的最根本的问题之一。天文学与我们的生存环境息息相关，它在提高全民族的文化素质、培养科技人才和树立正确的世界观等方而有着不可替代的作用。天文学与其他科学技术相互影响、相互促进，是当代推动高科技发展和社会进步的最活跃的因素之一，同时也是当代最活跃的前沿学科之一。 一、天文学的发展进程 天文学中发展最早的就是天体测量学。古代的天文学家在测量星星的基础上观测到恒星位置基本是没有变化的，据此就制出了星图，并对星座进行划分和编制出星表;再对太阳、月亮和行星的运动进行研究时，编制出了历法。在17世纪，不仅发明出了望远镜，微积分也被创立起来，还发现了万有引力定律，且还建立起巴黎天文台和格林尼治天文台。 当前，在天体测量学中用到的测量于段越来越多，山最初的可见光观测发展到现在的射电波段、红外、紫外、X射线Y射线波段等，而对天体进行观测的范围也在不断扩展，如星数多、星等暗的光学恒星、射电源及红外源等，并且对它们的观测精度也在不断的进行提高。在16世纪哥自尼提出日心体系后，17世纪的开普勒提出了行星运动三定律，后来伽利略又在力学上进行了研究，这些为创立天体力学作下铺垫。17世纪牛顿提出万有引力定律后，天体力学就产生了。 天体力学在天文学中也是发展较早的一个学科。它产生后，天文学家从对天体
天文学选修课论文
基础天文学论文 姓名：朱宇光 学号： 6103113054 专业班级：计科132 2014年12月12日
浅谈对天文学的认识 天文学是一门最古老的科学，天文学家观测行星、恒星、星系等各种天体辐射，小到星际的分子，大到整个宇宙，测量它们的位置，计算它们的轨道，研究它们的诞生，演化和死亡，探讨它们的能源机制。由于科技的不断发展，人们对天文学的定义，研究对象，研究范畴，学科分支等方面都取得了突破性的进展。天文学正朝着高、精、尖的方向发展。 天文学是研究天体的位置、分布运动、结构、物理状态、化学组成和演变规律的科学。它一开始就同人类的劳动和生存密切相关。远古时候，人们为了根据生活的需要而对太阳、月亮和星星进行观察，确定它们的位置、找出它们变化的规律，并据此编制历法，因此说天文学是最古老的自然科学学科之一。 古代的天文学家因为没有可以凭借的工具，只能靠肉眼观察天空。我国自古以农耕为主，春种秋收，季节最为重要。中国古代天文学家用来观测星象最重要的工具是浑仪。在望远镜发明以前，浑仪是世界上最先进的天文观测工具。（现今存世最早的浑仪是明代正统七年（1442）制成的，陈列在南京紫金山天文台） 公元二世纪时，古希腊天文学家托勒密提出的地心说，这一学说统治了西方对宇宙的认识长达1000多年。十六世纪，波兰天文学家哥白尼提出新的宇宙体系的理论——日心说，天文学的发展进入了全新的阶段，使天文学摆脱宗教的束缚，并在此后的一个半世纪中从主要纯描述天体位置、运动的经典天体测量学，向着寻求造成这种运动力学机制的天体力学发展。到了1610年，意大利天文学家伽利略独立制造折射望远镜，成为最早使用望远镜研究太空的人之一。人类第一次通过望远镜观察到了太阳黑子、月球和其他一些行星表面的状况。在同时代，牛顿创立牛顿力学，使天文学出现了一个新的分支学科----天体力学。天体力学诞生使天文学从单纯描述天体的几何关系造成天体运动的原因的新阶段，在天文学的发展历史上，是一次巨大的飞跃。19世纪中叶天体摄影和分光技术的发明，使天文学家可以进一步深入地研究天体的物理性质、化学组成、运动状态和演化规律，从而更加深入到问题本质，从而也产生了一门新的分支学科天体物理学。这又是天文学的一次重大飞跃。20世纪50年代，射电望远镜开始应用。到了20世纪60年代，取得了称为“天文学四大发现”的成就：微波背
天文学论文
天文学论文 人类在近几百年科技飞速发展，探测宇宙的方式也越来越高效，但至今为止人类没有发现丝毫有关外星生物的确切消息，这是为何？ 从人类自身的探寻技术来说，我们的科技已经很发达了，但在宇宙的大尺度下，我们依然显得那么无力。现在的航天技术只能让飞船在地球邻近的几个行星之间飞行，还得是不载人的。虽然我们可以通过电磁波来传递信息，来与外星生命交流，可电磁波从一个点出发相向四周扩散时随着扩散距离的增加，单位空间里电磁波的量会不断减少，就如同黑夜中的一盏灯发出的光在远的地方会越来越暗淡。哪怕是相对于太阳系这个空间尺度，我们发出的信息也很难被太阳系边缘的接收器接受到，除非发射器和接收器隔空相对。在近几十年里各国的宇航局也做出过努力，比如发射刻有歌曲的唱片，刻有人类男女图形的铜板。但仍未有任何回应。 从那些假设存在的高等文明的角度来看。首先，我们得做出以下几个假定：1.这类高等生物的存在方式是我们所能理解的2.他们有在宇宙空间中向很遥远的地方传送信息的技术并且能破译我们的信息。在这些前提下，我们来讨论文明所能存在的时间的问题。我们人类从有智慧到现在也就几千年的时间，至于未来能存在多久不得而知。银河系半径为5000光年，所以银河系外的文明向我们传递的信息到我们这儿所需的时间也得以万年为单位计算。一个文明存在的时间都不一定有万年所以可能一个文明发送了一段信息到另一个文明，等信息传到时，那个文明已经破灭了。 我们在银河系内来看看。1960年，加利福尼亚大学的天文学家弗兰克·德雷克提出寻找外星文明可能的方法，是这样的一个公式：N=R*×Fp×Ne×Fl×Fi×Fc×L 这个公式看起来有点庞杂，它以一连串可能性的乘积来计算我们银河系中可能存在多少个文明社会（N）。 R*代表我们银河系内一年之间新诞生的恒星数。宇宙空间是由超新星爆发飞散的碎（平均每30年发生一次）和形成宇宙的大爆炸的副产品——氢气构成。渐渐地，受重力和新的超新星爆发冲击力的影响，这些物质集中于一个地方，慢慢聚积，最后变成一个恒星。这个过程不断重复。 Fp指这样形成的新恒星，平均拥有多少行星的数值。恒星当中，有称为二重星、三重星的，拥有两三个一样大小的太阳，互相交替包围。有人认为这种情况下无法形成行星。但是在我们太阳系里，不是有木星和土星这样的巨大行星吗？这可以视为三重星，同时二重星、三重星有可能有行星。但是，恒星通常有几颗行星，这一点无法确定。 Ne表示在这些行星中，具备有生命发生、进化条件的几率。要使生命产生，就必须有很多液态水。但是，如果行星离恒星太远，水就会冻结成冰；太近则会变成水蒸气。为了使生命进化，又必须拥有岩古构成的陆地。如果行星体积过大，就无法拥有这些条件。此外，还要有大气，小行星有可能因重力不足而飘走，失去大气层。而且，自转周期太长的话，不仅昼夜温差太大，强风的不断吹袭，也使生命很难产生。 Fl表示在满足这些条件的行星中，实际上有生命存在、进化演变的比例。进化必须具有DNA，这是极其复杂、巨大的化合物所产生的遗传方法，这个形成的可能性微乎其微。 Fi表示形成生命进化到智慧的几率。细菌、树木、草是无法进化成具有智能的生物。它们没有脑神经系统，也没有成长到一定大小所必备的脊椎。拥有神经系统和脊椎的最原始的动物是鱼。而鱼如果总是待在水里，一定无法进化成智慧生物。首先鱼要变成有四只脚，可以在陆地上走路，然后爬树，再学会用手指抓取东西，还要进化到直立行走。这样，脚和手分工，再经过一段漫长的时间，就拥有充足的智慧了。但是，过程并不一定这样顺利。有
天文课后答案、地球概论课后答案
第一章绪论 1.简述天文学的研究对象，研究方法和特点？ 答：天文学的研究对象是天体，其研究的基本方法是对天体的观测，包括目视观测和仪器观测。它的研究特点是： （1）大部分情况下人类不能主动去实验，只能被动观测。 （2）强调对天体进行全局、整体图景的综合研究。表现观测上是全波段、全天候。在理论上依赖模型和假设。 （3）需用计算机把观测所获得的大量原始资料进行整理。使天文学研究发生重大变化的另一个技术进步是快速互联网技术，这使得异地天文数据的交换和处理成为可能，使得观测数据具有巨大的科学产出的潜在意义。目前，虚拟天文台的提出和建设对天文研究意义深远。（4）具有大科学的特征，需要大量投资。 （5）以哲学为指导。 2.研究天文学的意义有哪些？ 答：天文学与人类关系密切，天文学对于人类生存和社会进步具有积极重要的意义，突出表现在以下几个方面： （1）时间服务：准确的时间不单是人类日常生活不可缺少的，而且对许多生产和科研部门更为重要。最早的天文学就是农业和牧业民族为了确定较准确的季节而诞生和发展起来的。现代的一些生产和科研工作更离不开精确的时间。例如，某些生产、科学研究、国防建设和宇航部门，对时间精度要求精确到千分之一秒，甚至百万分之一秒，否则就会失之毫厘，差之千里。而准确的时间是靠对天体的观测获得并验证的。 （2）导航服务：对地球形状大小的认识是靠天文学知识取得的。确定地球上的位置离不开地理坐标，测定地理经度和纬度，无论是经典方法还是现代技术，都属于天文学的工作内容。 （3）人造天体的成功发射及应用：目前，人类已向宇宙发射了数以千计的人造天体，其中包括人造地球卫星、人造行星、星际探测器和太空实验站等。它们已经广泛应用于国民经济、文化教育、科学研究和国防军事。仅就人造地球卫星而言，有通讯卫星、气象卫星、测地卫星、资源卫星、导航卫星等，根据不同需要又有地球同步卫星、太阳同步卫星等。所有人造天体都需要精确地设计和确定它们的轨道、轨道对赤道面的倾角、偏心率等。这些轨道要素需要进行实时跟踪，才能保持对这些人造天体的控制和联系。这一切都得借助天体力学知识。 （4）导航服务：天文导航是实用天文学的一个分支学科，它以天体为观测目标并参照它们来确定舰船、飞机和宇宙飞船的位置。早期的航海航空定位使用六分仪（测高、测方位）和航海钟，靠观测太阳、月亮、几颗大行星和明亮恒星，应用定位线图解方法来确定位置，其精度较低，且受天气条件限制。随着电子技术的进步，已发展了多种无线电导航技术来克服这方面的缺陷。宇宙航行开始以后，为了确定飞船在空间的位置和航向，天文导航也有相当重要的作用。目前，全球卫星定位系统（GPS）技术的应用，使卫星导航更精确。卫星导航不仅普遍用于航天、航空、航海，而且还用于陆面交通管理。 （5）探索宇宙奥秘，揭示自然界规律：随着对宇宙认识的深入，人类从宇宙中不断获得地球上难以想象的新发现。例如，19世纪初有位西方哲学家断言，恒星的化学组成是人类永远不可能知道的。但过了不久，由于分光学（光谱分析）的应用，很快知道了太阳的化学组成。其中的氦元素就是首先在太阳上发现的，25年后人们才在地球上找到它。太阳何以会源源不断地发射如此巨大的能量，这是科学家早就努力探索的课题。直到20世纪30年代有
天文学基础的论文
天文学基础 摘要：天文学是一门最古老的科学，它一开始就同人类的劳动和生存密切相关。它同数学、物理、化学、生物、地学同为六大基础学科。天文学家观测从行星、恒星、星系等各种天体来的辐射，小到星际的分子，大到整个宇宙。天文学家测量它们的位置，计算它们的轨道，研究它们的诞生，演化和死亡，探讨它们的能源机制。由于科技的不断发展，人们对天文学的定义，研究对象，研究范畴，学科分支，论研究等方面都取得了突破性的进展。天文学正朝着高、精、尖的方向发展。我们期待着天文学的进一步发展为科学事业和人们的社会生活造福。 关键字：天文学，研究对象，研究理论，天文学四大发现，矮行星，中子星，黑洞 通过听天文学基础的课使我对天文学有了一定的了解。天文学是研究天体、宇宙的结构和发展的自然科学，内容包括天体的构造、性质和运行规律等。人类生在天地之间，从很早的年代就在探索宇宙的奥秘，因此天文学是一门最古老的科学，它一开始就同人类的劳动和生存密切相关。它同数学、物理、化学、生物、地学同为六大基础学科。天文学主要通过观测天体发射到地球的辐射，发现并测量它们的位置、探索它们的运动规律、研究它们的物理性质、化学组成、内部结构、能量来源及其演化规律。随着人类社会的发展，天文学的研究对象从太阳系发展到整个宇宙。现在天文学按研究方法分类已形成天体测量学、天体力学和天体物理学三大分支学科。按观测手段分类已形成光学天文学、射电天文学和空间天文学几个分支学科。“几乎所有的自然科学分支研究的都是地球上的现象，只有天文学从它诞生的那一天起就和我们头顶上可望而不可及的灿烂的星空联系在一起。天文学家观测从行星、恒星、星系等各种天体来的辐射，小到星际的分子，大到整个宇宙。天文学家测量它们的位置，计算它们的轨道，研究它们的诞生，演化和死亡，探讨它们的能源机制。 自古以来，人类一直对恒星和行星十分感兴趣。古代的天文学家仅仅依靠肉眼观察天空，1608年，人们发明了望远镜，此后，天文学家就能够更清楚的观察恒星和行星了。意大利科学家伽利略，就是最早使用望远镜研究太空的人之一。今天天文学家使用许多不同类型的望远镜来收集宇宙的信息。有些望远镜可以收集到来自遥远天体的微弱亮光，如X射线。绝大多数望远镜是安放在地球上的，但也有些望远镜被放置在太空中，沿着轨道运转，如哈勃太空望远镜。现在，天文学家还能够通过发射的航天探测器来了解某些太空信息。天文学的研究范畴和天文的概念从古至今不断发展。在古代，人们只能用肉眼观测天体。2世纪时，古希腊天文学家托勒密提出的地心说统治了西方对宇宙的认识长达1000多年。直到16世纪，
线性代数结课论文
华北水利水电大学 线性代数发展简史 课程名称：线性代数 专业班级： 成员组成：姓名 学号 联系方式： 年月日
摘要：一次方程也叫线性方程，讨论线性方程及线性运算的代数就是线性代数，它是高等代数的一大分支，同时也是大学数学教育中一门主要基础课程。线性代数的主要内容有行列式、矩阵、向量、线性方程组、线性空间、线性变换、欧式空间和二次型等。 关键词：线性代数行列式矩阵向量线性方程组二次型群论 正文： 1.引言：线性代数是大学数学教育中一门主要基础课程，对于培养面向21世纪人才起着重要作用。通过了解线性代数的发展简史可以让我们更好地理解数学，从而更好地学习并应用它。 2.1 行列式 我们知道，在线性代数中最重要的内容之一就是行列式，它不仅是一种语言和速记，而且他的大多数生动的概念能对新的思想领域提供钥匙，同时人们已经证明了这个概念是数学、物理中非常有用的工具。 行列式出现于线性方程组的求解，它的概念最早是由十七世纪日本数学家关孝和在其著作《解伏题之法》中提出的。他于1683年写
了这本书，书里对行列式的概念和它的算法进行了清除的叙述。同时代的德国数学家莱布尼茨是欧洲提出行列式的第一人，也是微积分学的奠基人之一，他于1693年4月在写给洛比达的一封信中使用并给出了行列式，而且给出方程组的系数行列式为零的条件。 1750年，瑞士数学家克莱姆在其著作《线性带分析导引》中，比较完整、明确地阐述了行列式的定义与展开法，并且发表了求解线性系统方程的重要公式，即我们现在所称的解线性方程组的克莱姆法则。 1764年，数学家贝祖将确定行列式每一项符号的方法进行了系统化，利用系数行列式等于零这一条件判断对给定了含n个未知量的n 个齐次线性方程是否有非零解。 尽管上述几位数学家对行列式的提出与应用做出了很大的贡献，但仍在很长一段时间内，行列式只是作为解线性方程组的一种工具使用，并没有人意识到它可以独立于线性方程组之外，单独形成一门理论加以研究。 可喜的是，法国数学家范德蒙给出了一条法则，用二阶余子式和它们的余子式来展开行列式，从而把行列式理论与线性方程组求解相分离，他也因此成为了第一个对行列式理论做出连贯的系统的阐述的人。范德蒙自幼在父亲的指导下学习音乐，但他对数学却有浓厚的兴趣，后来终于成为了法兰西科学院院士，就对行列式本身这一点来说，他是这门理论的奠基人。 1772年，拉普拉斯在论文《对积分和世界体系的探讨》中证明了范德蒙的一些规则，并推广了他的展开行列式的方法。
对中小学开展天文科普活动的认识与实践
对中小学开展天文科普活动的认识与实践 绚丽的星空魅力无穷，浩瀚的宇宙深邃莫测，多元的观测充满诱惑，无尽的探索令人神往。随着科技的迅猛发展，传说中的嫦娥奔月的飞天梦想已成为现实；“坐地日行八万里，巡天遥看一千河”的巡天观测也给我们展示了一个如此多姿多彩的宇宙图景…… 正在接受完整现代教育的中小学生，需要感受时代跳动的脉搏，走进天文科学的殿堂，了解天文常识，进行天象观测，学会阅读，学会思考，培养创新精神。 一、天文科普活动在中小学生综合素质培养中的必要性和可能性 （一）活动内容丰富多彩，有利于开阔视野，学以致用 天文学科本身不仅具有内在的严密性，而且与其他学科之间还有着紧密的联系。天文科普活动涉及的学科非常广，包括物理学（光学、力学、分子物理学、热核反应等）、化学（元素的质的变化等）、自然地理、数学（对数计算等）、语文（有关描写月相变化的古诗词欣赏等）、外语（浏览网站、国外巡天成果翻译）、电脑等。可以说，学生在开展天文科普活动的同时，也是对文化课学习的一次补充和考验。中小学生有时在课堂上遇到百思不得其解的问题时，一经动手实践，往往会恍然大悟。学生把课堂学得的理论应用在实践上，感受到科学探索的无比乐趣。这
种开放式的教育环境可以激发学生的兴趣，丰富他们的想象力，启迪学生的潜在思维，促进学生个性发展。 （二）活动形式多样化，便于提高综合素质 在天文科普活动中，指导教师既给学生讲解最基本的天文基础知识、望远镜的原理与使用，又有实际的观测指导；既有学生独立操作完成的活动，也有集体分工合作的活动；科普活动的区域不是停留在学校天文台上，而是拓展到同一学区、社区、城区，甚至是全国性的一些诸如天文奥林匹克竞赛等大型活动。在天象观测时，学生自由讨论，互相学习，默契配合，这有利于培养他们自主合作精神，使他们懂得个人的智慧和能力是远远不够的，只有互助互学才能双赢，并把这种合作精神辐射到以后的学习和工作中去，开出更绚丽的智慧之花，结出更丰硕的研究之果。 （三）活动多层面，易于选择和实施 中小学开展天文科普活动，应考虑到它的实际情况，从学校已有的资源出发，多层次开展各类活动。我校天文台自建台以来，每年都添置设备（包括天文书籍、光盘、望远镜），定期对学校所属的东胜学区的同学开放，以丰富学生的精神生活，培养学生学习科学的兴趣。指导教师结合日全食、月偏食、流星雨等各种层出不穷的天象奇观，不定期地向全校师生作科普讲座，进行简单的天象观测；带领学校天文社成员上太白山雷达部队观看
天文学论文
[标签:标题] 篇一：天文学论文 评分＿＿＿＿＿＿ 日期＿＿＿＿＿＿ 湘潭大学文化素质教育自修课 专题读书论文（体会） （封面） 课程名称＿＿＿＿天文学基础＿＿＿＿＿＿＿＿专题读书论文（体会）＿＿＿＿太阳的奥秘＿＿＿＿＿＿＿＿ 指导老师＿＿杨雪娟＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 姓名＿＿＿＿＿＿＿＿ 学号＿＿＿＿＿＿＿ 班级名称＿＿学院名称＿＿商学院＿＿＿＿＿＿＿ 交阅时间＿＿2012年11月20日＿＿ 湘潭大学教务处制 太阳的奥秘 怀抱着好奇心，我选择了本学期的天文基础选修课，希望能通过学习让自己的常识丰富起 来，通过学习我也收获了很多。天文学是人类运用所掌握的最新的物理学、化学、数学等知识以及最尖端的科学技术手段，对宇宙中的恒星、行星、星系以及其它像黑洞等天文现象进 行专业研究的一门科学。它是一门基础学科，也是一门集人类智慧之大成的综合系统。天文学往往引起人们神秘莫测的感觉，他研究的大都是遥不可及的东西，不能用尺量，不能用称约，更不能改变它的条件。只能远远的看着，有关他的知识全靠人们依据观测推理取得。我 们每天都能看见太阳，但是有多少人了解它呢？下面让我来揭示太阳的奥秘。 一﹑太阳的定义 太阳是距离地球最近的恒星，是太阳系的中心天体。太阳系质量的99.87%都集中在太阳。太阳系中的八大行星、小行星、流星、彗星、外海王星天体以及星际尘埃等，都围绕着太阳 运行（公转）。 二﹑太阳的概念在茫茫宇宙中，太阳只是一颗非常普通的恒星，在广袤浩瀚的繁星世界 里，太阳的亮度、大小和物质密度都处于中等水平。只是因为它离地球较近，所以看上去是 天空中最大最亮的天体。其它太阳系外恒星离我们都非常遥远，即使是最近的恒星，也比太阳远27万倍，看上去只是一个闪烁的光点。 太阳是位于太阳系中心的恒星，太阳质量的大约四分之三是氢，剩下的几乎都是氦，包括 氧、碳、氖、铁和其他的重元素质量少于2%。地球围绕太阳公转的轨道是椭圆形的，每年 7月离太阳最远（称为远日点），1月最近（称为近日点），平均距离是1亿4960万公里（天文学上称这个距离为1天文单位）。以平均距离算，光从太阳到地球大约需要经过8分19秒。太阳光中的能量通过光合作用等方式支持着地球上所有生物的生长，也支配了地球的气候和天气。太阳圆面在天空的角直径为32角分，与从地球所见的月球的角直径很接近，是 一个奇妙的巧合（太阳直径约为月球的400倍而离我们的距离恰是地月距离的400倍），使日食看起来特别壮观。由于太阳比其他恒星离我们近得多，其视星等达到-26.8，成为地球上看到最明亮的天体。太阳每25.4天自转一周，每2亿年绕银河系中心公转一周。太阳因 自转而呈轻微扁平状，与完美球形相差0.001%，相当于赤道半径与极半径相差6km。 三﹑基本参数
矩阵论论文
西安理工大学 研究生课程论文 课程名称：矩阵论 任课教师：XXX 论文/研究报告题目：线性变换在 电路方程中的应用 完成日期：2014年11月5日学科：Xxxx 学号：XXXXXXX 姓名：XXX 成绩：
线性变换在电路方程中的应用 摘要：电路分析中的坐标变换和复杂绕组变压器分析中所用的变压器变换都是电路方程的线性变换。根据矩阵理论，对坐标变换和变压器变换进行了统一阐释。坐标变换本质是一个方阵和对角阵的相似变换，变压器变换的本质是新变量对旧变量的表示，当变换矩阵的逆阵等于它的转置（共轭转置）阵时，坐标变换和变压器变换数学表示是相同的。通过对电路方程系数矩阵和三角阵的相似变换，同时得到了三相 abc 坐标系和任意速度旋转两相 dq0 坐标系、瞬时值复数分量 120 坐标系、前进 - 后退 FB0 坐标系之间的变换矩阵。这有助于在更加基础的理论层面上揭示和理解电路方程线性变换的本质，也为提出电路方程线性变换的新类型提供了思路。 关键词：电路方程；线性变换；坐标变换；变压器变换 引言 在交流电机等电路分析中，常用的坐标变换是指三相静止 abc 坐标系任意速度旋转两相 d q坐标系、瞬时值复数分量 120 坐标系、 前进 - 后退 F B坐标系，以及它们对应的特殊坐标系的变量之间的 相互转换。电路方程坐标变换的主要目的是使电压、电流、磁链方程系数矩阵对角化和非时变化，从而简化数学模型，使分析和控制变得简单、准确、易行。还有一类电路方程变换，其目的是用旧变量表示出新变量，例如变压器中由原边变量利用变比变换而来的副边变量，把这类电路方程变换称为变压器变换。坐标变换已有很多文献进行了阐述，但这些阐述大都是基于物理概念的。变压器变换在复杂绕组变
“天文学”简介含义起源 历史与发展
天文学 翻开人类文明史的第一页，天文学就占有显著的地位。巴比伦的泥碑，埃及的金字塔，都是历史的见证。在中国，殷商时代留下的甲骨文物里，有丰富的天文记录，表明在黄河流域，天文学的起源可以追溯到殷商以前更为古远的世代。 几千年来，在人类社会文明的进程中，天文学的研究范畴和天文的概念都有很大的发展。为了说明我们今天对天文这门学科的理解，本文将在第一节里首先介绍一下天文研究的特点。本文的第二节──星空巡礼，是对目前所认识的天文世界的几笔速写。在第三节里，我们举出伽利略-牛顿时代天文学的一次飞跃，来对照当前天文研究的形势，希望借此探讨天文学发展的规律，并强调说明一次新的飞跃正近在眼前。 我们不准备、也不可能用这篇短文囊括天文学悠久的历史和丰富的内容（这是本书这一整卷的任务），而只是对它的特征、现状和趋向作一个概括性的描述。为使读者对天文学的轮廓有一个认识，本文的第四节，用简单的图解方式介绍当前天文学科各分支之间的相互关系。 天文学研究的特点 天文学是一门古老的学科。它的研究对象是辽阔空间中的天体。几千年来，人们主要是通过接收天体投来的辐射，发现它们的存在，测量它们的位置，研究它们的结构，探索它们的运动和演化的规律，一步步地扩展人类对广阔宇宙空间中物质世界的认识。 作为一颗行星，地球本身也是一个天体。但是，从学科的分野来说，“天”是相对于“地”的。地面上实验室里所熟悉的那些科学实验方法，很多不能搬到天文学领域里来。我们既不能移植太阳，也无法解剖星星，甚至不可能到我们所瞩目的研究对象那边，例如，到银河系核心周围去看一看。从这个意义上来说，天文学的实验方法是一种“被动”的方法。也就是说，它只能靠观测（“观察”和“测量”）自然界业已发生的现象来收集感性认识的素材，而不能像其他许多学科那样，“主动”地去影响或变革所研究的对象，来布置自己的实验。
对天文学的认识选修课论文
课程：天文学 由于自己从小就对那些宇宙奥秘有好奇心，去图书馆阿也经常看一些UFO、我们的北纬30度的奇迹、百慕大三角等等。大二之后学校规定选选修课当我看到天文学之后每次都选有天文学，不过每次都被刷掉了，可能是这个课太火了吧。大三第一学期终于选上了这们课。 当我们上第一节天文学这个课的时候老师给我么播放了宇宙的视频，这个就是我喜欢的东西。这个视频之前在高中地理课上看过，再看一遍的时候没有感觉枯燥，而是感觉经过岁月的沉淀又深刻的理解了一些从前不在意的东西。之前对天文学的喜欢呢，是因为我只对那些好奇的不解的现象有好奇心，看完视频后也明白我喜欢的那些内容只是其中的一方面，更多的还是研究宇宙中的行星、恒星以及星系的科学，以观察及解释天体的物质状况及事件为主，对于我们的生活有很大的实际意义，对于我们人类的自然观有很大的影响。 最近印象深刻的是老师讲解的那节课“宇宙大爆炸”。我觉得宇宙是很难认知的，以我们现在的能力也不知道这个地球外的世界有多大，我们只是通过踩着“巨人的肩膀”一步一步的研究着地球之外，宇宙里藏有太多的秘密了，人类只知道一部分，还有太多的东西等待我们去探索。宇宙浩瀚，人类渺小。“我们的宇宙是如何形成的，原始状态如何?“有着许多不同的学说，比较公认的是大爆炸形成。所谓大爆炸理论，就是认为宇宙起源于一次“大爆炸”。这只是一种形象的说法，并不同于我们通常意义上理解的爆炸。这一理论有一个基本出发点：宇宙在不断地演化，且具有一个起点。宇宙的起点，也可以说是宇宙的零点，此时的宇宙没有时间，没有空间，没有任何目前能看到的天体，只是一种温度和密度都无限高的真空状态。 我认为我之前对天文学的认知全是浅显易懂的知识，听过课程讲解才知道闻道有先后，术业有专攻。我才明白研究个天文学也需要很大兴趣的，原来天文学会有量子、质子、氢原子氦原子等之类的专业的词语，听得我自己都很蒙。现在才发现自己的想法十分天真，我发现真是要研究天文学实在是太困难了，我的一个朋友说，“那可是纯学术的东西啊，感觉那些天文学家都很伟大，一定是放弃了自己的物质生活”。 我认为学了天文学后也深入的了解了一些相关方面的知识，天文学对于人类的意义绝非一个“不简单”可以形容的，天文学这一学科就像天空一样广袤无边，我们要探索的旅程还很远……
矩阵论论文
利用蚁群算法分析TSP问题 “旅行商问题”(Traveling Salesman Problem,TSP)可简单描述为：一位销售商从n个城市中的某一城市出发，不重复地走完其余n-1个城市并回到原出发点，在所有可能路径中求出路径长度最短的一条。旅行商的路线可以看作是对n城市所设计的一个环形，或者是对一列n个城市的排列。由于对n个城市所有可能的遍历数目可达(n-1)!个，因此解决这个问题需要O(n!)的计算时间。而由美国密执根大学的Holland教授发展起来的遗传算法，是一种求解问题的高效并行全局搜索方法，能够解决复杂的全局优化问题，解决TSP问题也成为遗传算法界的一个目标。 与粒子群算法相似，蚁群算法也是通过对生物的群体进行观察研究得来的。在研究蚂蚁的行为时发现，一只蚂蚁，不论是工蚁还是蚁后，都只能完成很简单的任务，没有任何一只蚂蚁能够指挥其他蚂蚁完成筑巢等各种复杂的行为。蚂蚁是如何分工，如何完成这些复杂的行为的这一问题引起了科学及的兴趣。 生物学家发现，蚁群具有高度的社会性。在蚂蚁的行动过程中，蚂蚁之间不只是通过视觉和触觉进行沟通，蚂蚁之间的信息传递还可以通过释放出一种挥发性的分泌物，这是一种信息素之类的生物信息介质。一只蚂蚁的行为极其简单，但是一个蚁群的行为则是复杂而又神奇的。蚂蚁在觅食的过程中，如果没有发现信息素，会随机选择一个方向前进，遇见障碍物也会绕开，直到遇见食物，若果遇见的食物比较小，就即刻搬回巢穴，假如食物很大，则会释放信息素之后回去搬救兵。在一只蚂蚁发现食物并留下信息素之后，其它的蚂蚁会跟着信息素很快找到食物。 虽然对蚂蚁的行为有了一定的了解，在实际模拟蚁群的时候仍然存在不少问题。蚂蚁觅食过程中在没有信息素的情况下，蚂蚁会随机向一个方向前进，不能转圈或者震动。虽然有了一个方向，蚂蚁也不能一直只向着同样方向做直线运动，这一运动需要有点随机性，由此，蚂蚁的运动在保持原有的方向的同时对外界的干扰能够做出反应，也有了新的试探。这一点在遇到障碍物时是非常重要的。在有了信息素之后，大多数的蚂蚁都会沿着信息素去找食物，这条路上的信息素会越来越多，但这并不一定会是最优的路径，所以还需要找到最优的路径。好在蚂
普通天文学期末论文
论文题目：探索神秘瑰丽的宇宙世界姓名：周若男 学号：5403212047 专业班级：ACCA121
宇宙的观测和假说 ——探索神秘瑰丽的宇宙世界 摘要：宇宙世界神秘莫测，从粒子、宇宙物质、地球、月球、太阳、九大行星到太阳系、银河系、黑洞和宇宙大爆炸，科学家们仿佛一层又一层的揭开了宇宙神秘的面纱，却在欣喜的以为可以了解一个完整的宇宙后，却又发现这只不过是冰山一角。宇宙广袤无垠，我们现在所知道有太阳系，银河系，河外星系，并且通过近半世纪对河外星系的研究，不仅已发现了星系团、超星系团等更高层次的天体系统，而且已使我们的视野扩展到远达大约140亿光年的宇宙深处。 关键词：宇宙起源大爆炸太阳九大行星黑洞 宇宙世界神秘莫测，从粒子、宇宙物质、地球、月球、太阳、九大行星到太阳系、银河系、黑洞和宇宙大爆炸，科学家们仿佛一层又一层的揭开了宇宙神秘的面纱，却在欣喜的以为可以了解一个完整的宇宙后，却又发现这只不过是冰山一角。尽管人们在宇宙面前显得无比渺小，却无法阻止宇宙以其独特的魅力吸引着人们去不断探索它，认识它。而我所写的这篇论文就是介绍一些我所了解的关于宇宙的假说。 一、关于宇宙起源的假说（宇宙大爆炸的假说） 关于宇宙如何起源的，科学家们众说纷纭，提出了各种各样的假说。大体来说，主流假说有以下几种： “盖天说”——是我国古代最早的宇宙结构学说。这一学说认为，天是圆形的，像一把张开的大伞覆盖在地上；地是方形的，像一个棋盘，日月星辰则像爬虫一样过往天空，因此这一学说又被称为“天圆地方说”； “浑天说”——认为天和地的关系就像鸡蛋中蛋白和蛋黄的关系一样，地被天包在当中。浑天说中天的形状，不像盖天说所说的那样是半球形的，而是一个南北短、东西长的椭圆球。大地也是一个球，这个球浮在水上，回旋漂荡；后来又有人认为地球是浮于气上的。不管怎么说，浑天说包含着朴素的“地动说”的萌芽； “大爆炸说”——主要观点是认为我们的宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里，宇宙体系并不是静止的，而是在不断地膨胀，使物质密度从密到稀地演化。这一从热到冷、从密到稀的过程如同一次规模巨大的爆发。宇宙间的物质主要是质子、电子、光子和一些比较轻的原子核。当温度降到几千度时，辐射减退，宇宙间主要是气态物质，气体逐渐凝聚成气云，再进一步形成各种各样的恒星体系，成为我们今天看到的宇宙。 而其中，大爆炸假说是当今时代比较容易令人信服的假说。宇宙大爆炸理论虽然在20世纪40年代才提出，但20年代以来就有了萌芽。20年代时，若干天文学者均观测到，许多河外星系的光谱线与地球上同种元素的谱线相比，都有波长变化，即红移现象。到了1929年，美国天文学家哈勃总结出星系谱线红移星与星系同地球之间的距离成正比的规律，而他所描绘的正是一幅宇宙膨胀的图像。1932年勒梅特首次提出了现代宇宙大爆炸理论：整个宇宙最初聚集在一个“原始原子”中，后来发生了大爆炸，碎片向四面八方散开，形成了我们的宇宙。40年代美籍俄国天体物理学家伽莫夫等人正式提出了宇宙大爆炸理论——热大
矩阵论课程教学大纲
《矩阵论》课程教学大纲 一、课程基本信息 课程编号： xxxxx 课程中文名称：矩阵论 课程英文名称：Matrix Theory 课程性质：学位课 考核方式：考试 开课专业：工科各专业 开课学期：1 总学时：36学时 总学分： 2学分 二、课程目的和任务 矩阵论是线性代数的后继课程。在线性代数的基础上，进一步介绍线性空间与线性变换、欧氏空间与酉空间以及在此空间上的线性变换，深刻地揭示有限维空间上的线性变换的本质与思想。为了拓展高等数学的分析领域，通过引入向量范数和矩阵范数在有限维空间上构建了矩阵分析理论。 从应用的角度，矩阵代数是数值分析的重要基础，矩阵分析是研究线性动力系统的重要工具。为了矩阵理论的实用性，对于矩阵代数与分析的计算问题，利用Matlab计算软件实现快捷的计算分析。 三、教学基本要求（含素质教育与创新能力培养的要求） 通过本课程的学习，使学生在已掌握本科阶段线性代数知识的基础上，进一步深化和提高矩阵理论的相关知识。并着重培养学生将所学的理论知识应用于本专业的实际问题和解决实际问题的能力。 本课程还要求学生从理论上掌握矩阵的相关理论，会证明简单的一些命题和结论，从而培养逻辑思维能力。要求掌握一些有关矩阵计算的方法，如各种标准型、矩阵函数等，为今后在相关专业中实际应用打好基础。 四、教学内容与学时分配 (一) 线性空间与线性变换 8学时 1. 理解线性空间的概念，掌握基变换与坐标变换的公式；
2. 掌握子空间与维数定理，了解线性空间同构的含义； 3. 理解线性变换的概念，掌握线性变换的矩阵表示。 (二) 内积空间 6学时 1. 理解内积空间的概念，掌握正交基及子空间的正交关系； 2. 了解内积空间的同构的含义，掌握判断正交变换的方法； 3. 理解酉空间的概念，会判定一个空间是否为酉空间 4. 掌握酉空间与实内积空间的异同； 5. 掌握正规矩阵的概念及判定定理和性质。 (三) 矩阵的对角化与若当标准形 6学时 1. 掌握矩阵相似对角化的判别方法； 2. 理解埃尔米特二次型的含义； 3. 会求史密斯标准形； 4. 会求若当标准型。 (四) 矩阵分解4学时 1. 会求矩阵的三角分解和UR分解； 2. 会求矩阵的满秩分解和单纯矩阵的谱分解； 3. 了解矩阵的奇异值和极分解。 (五) 向量与矩阵的重要数字特征4学时 1. 理解向量范数、矩阵范数； 2. 有限维线性空间上向量范数的等价性； 3. 向量范数与矩阵范数的相容性。 (六) 矩阵分析 4学时 1. 理解向量和矩阵的极限的概念； 2. 掌握矩阵幂级数收敛的判定方法； 3. 理解矩阵的克罗内克积； 4. 会求矩阵的微分与积分。 (七) 矩阵函数 4学时 1. 理解矩阵多项式的概念； 2. 掌握由解析函数确定的矩阵函数； 3. 掌握矩阵函数的计算方法。 五、教学方法及手段（含现代化教学手段） 本课程的所有授课内容，均使用多媒体教学方式，教案采用PowerPoint编写，教师使
矩阵论文
矩阵分析在雷达信号波达方向估计中的应用 摘要：本文介绍了矩阵分析在雷达信号波达方向估计中的应用，主要介绍了DOA 估计中 常用的基于矩阵特征空间分解的MUSIC 算法的基本原理，并用MATLAB 对此算法性能进行了仿真。 关键词：矩阵分析 DOA 估计MUSIC 算法算法仿真 1、引言 矩阵分析作为一种重要的数学工具，在信号与信息处理领域起着不可代替的作用。矩阵分解是解决矩阵问题的重要方法之一，将一个矩阵分解为几个简单矩阵的乘积，有很强的技巧性和实用性。比如在雷达信号波达方向估计常用的MUSIC 算法中涉及了较多的矩阵分解的知识。 2、矩阵分析在MUSIC 算法中的应用 波达方向(DOA)估计的基本问题就是确定同时处在空间某一区域多个感兴趣的信号的空间位置(即多个信号到达阵列参考阵元的方向角)。最早的也是最经典的超分辨率DOA 估计算法是著名的多信号分类(MulitPleSignalClassicfiaitno)法,简称MUSIC 算法,是一类经典的基于特征结构分析的空间谱估计[1,2]方法。该方法是Scmhidt 和Bienveun 及Kopp 于1979年独立提出的,后来scmhidi 于1986年重新发表[3]。 MUSIC 算法基本原理及矩阵分析如下： 阵列阵元数为M ，则信号()i S t 到达各阵元的相位差所组成的向量为 ()()()(M 1)11,,...,,...,i i T jw j w i i M i a e e a a θθθ---??==? ????? (1) 称为信号()i S t 的方向向量。又知共有N 个信号位于远场，则在第K 个阵元上观测或接收信号()k x t 为： ()()()()1 N k k i i k i x t a S t n t θ==+∑()k n t 表示第K 个阵元上的加性观测噪声。 将M 个阵元上的观测数据组成1M ?维数据向量： ()()()()12,,...,T M x t x t x t x t =???? (2) 类似地，定义1M ?维观测噪声向量： ()()()()12,n ,...,n T M n t n t t t =???? (3) 空间信号的1N ?维矢量： ()()()()12,s ,...,s T N s t s t t t =???? (4)
中西方天文学的比较
中西方天文学的比较 第一节：天文学的起源 天文学，是人类在科学探索的道路上，最早出现的一门学科。亦是人类知识领域中最早发展的学科之一。为甚么呢？这大概是人类本身的心理特点所使然吧！ 人类经由漫长的进化历程成为具有高度智能的生物，终于成为对大自然能「抬起头做人」者，除了环顾身旁四周的万物外，他们亦抬头望天。他们在太阳下山后，见到天空有月亮和「一堆」星星。他们不单止发现了太阳和月亮的运动，亦发现了星空的活动。而对这些天体运动的观察和对其运动规律的认知，便形成了最早的天文学。公元前3000年左右的埃及历和2000多年前始用的夏历就宣告着天文学经已诞生了。 天文学于人类文明建立早期便兴起，除了因为人们抬头可见外，还包括人的宗教心。宗教之间的争端甚多，但相同的是，各族均有宗教。在历史上，宗教和政治亦极有关系。顺着人民对天空的崇拜，产生了「君权神授说」，把君主和天文连上了关系。君王为了显示自已掌握「天命」，紧紧地控制着天文学家和天文机构，预测天象成了政府的责任。 在当时，天文预测的确被认为是政府的责任，《书经》就记载说当时的天文官羲和，因为未能预告日食，令人民惊惶失措，故被其国君仲康处死，由此可见天文预测对政权之重要性(注四)。若然国君连何时发生特殊天象都未能预先知道，人民又那会相信他是拥有「天命」的「天子」呢？ 就是这样，天文学便开始在古中国和其它各处扎根成长了。 第二节：百家争鸣─各种学说 从上古以来，各代先民均对天空有无限的想象。他们把各自的想法综合成为学说，以下便是中国古代一些有代表性的学说： 一：盖天说： 产生于战国前，是中国最古老的天文学说，现见于汉代的《周髀算经》。其实这似乎是很正常的，很符合人们最容易想象得到的形式，因为在基督教中亦有类似的说法。 盖天说的主体是「天圆地方」，然而后来人们活动范围扩大，学说演变成天地均圆。天地像反转的盘子，天盖于地。此说主要用以解释四季变化。旧说称天地间有阴阳两气，光透不过阴气，太阳每天穿梭阴阳气间，夏天阳气多故日长，冬天阴气多故日短。新说称太阳有七条轨道，即七衡六间，太阳在轨道间运动。夏至时于第一衡(内衡)，冬至时于第七衡(外衡)。盖天说更据勾股定理(即勾股定理)认为天地相距八万里。因为他们认为阳光照射范围有限，人可见范围亦有限，太阳于内衡时较近北方，人可见时间较长；外衡时较近南方，人可见时间较短。这点有些像南北回归线之设。 但此说有很大的缺憾，首先，于春秋二分时，太阳的确升于正东，没于正西，但在计算中其轨道(第四衡、中衡)中夜间轨道却比日间轨道长三倍。而且，按其说计算，外衡比内衡长一倍，即是太阳在冬至时太阳比夏至时多走一倍远，但太阳在冬至的活动并不比夏至快一倍啊。是以此说后来便被浑天说取代了。 二：浑天说： 浑天说主要于汉代后开始流行，见张衡《浑仪注》。他们主张天如球壳，天包着地如鸡蛋(如本章引文)，天外为气，天内有水而地漂于水上。天之一半于地上，半于地下，运转不息。 他们把天球分为几部分：近北极有恒显圈，全年可见；近南极有恒隐圈，于地平下，永不可见；中间的圆周是天球赤道。据此说，太阳的运动可分为周天和全年运动。太阳在跟随天球旋转作周天运动之余，亦慢慢沿着黄道作全年运动。由于黄道和天赤道有差角，故太阳每天的周天轨道都有许不同，夏至近北天极而冬至时则相反，日照时间便有不同了。 由于浑天说有可以可被量化的性质(包括相似三角形的等比关系和勾股弦定理等几何定理)，可作反复计算和验证。他们曾有「日影千里差一寸」的假设，唐朝开元年间被测量结果否定了，但浑天说反而可以发扬光大。这就是因为浑天说有科学性的原故，数字假设的错误不影响理论的对错与否。 浑天说虽然在汉代便开始有不错的理论支持，而且能解释盖天说难以解释之处。但直至唐代的实地论证后方能结束和盖天说的争论，原因大概是人们心理上难以接受大地漂浮和日月星夜晚泡于水中的假设所使然。 三：宣夜说： 是一种和前两说相当不同的一套宇宙论。可能形成于战国时期，而记载于《晋书?天文志》。盖天与浑天二说均认为天空如一壳，日月与星附于壳上。 宣夜说认为，固体天壳并不存在，天之所以是蓝色，是因为离开我们太远了。天是个充满气的虚空处，日月众星均只是浮游其中的发光气体，受着气体的推动而活动。天地均无限，天体之间亦互不干涉。
天文学论文
关于大爆炸宇宙论的看法 在学完天文学概论这门课程后，我对于我们现在所处的地球以及整个宇宙都产生了极大的敬畏、尊重之情和好奇心。同时也发现，在讨论天文学的同时脱离不了物理学的讨论，天文与物理息息相关。 在听了老师对整个宇宙的起源及发展的讲述后，我对其中的大爆炸宇宙论产生了极大的兴趣。在此之前有许多的科学家都对宇宙的构造和本原提出了观点。由文艺复兴时代哥白尼的日心说开始，建立了牛顿静态宇宙观。牛顿静态宇宙观不单指牛顿本人的论述，而是泛指在牛顿经典力学体系架构下，对宇宙整体特性形成的观念。牛顿静态宇宙观的基本观点是：时间和空间是绝对的，相互独立的；时间和空间都是无限的。但后来人们发现了原子内部的秘密，窥测到了遥远河外星系的行踪。普朗克实验启发了薛定谔等人，使他们创建了量子力学。这些发现都与牛顿经典力学中的理论所相悖，而更与爱因斯坦的广义相对论更加契合。而后爱因斯坦提出了有限无界宇宙模型，模型服从黎曼几何学。这个模型指出现实的三维空间是一个无界空间，没有边界；宇宙是没有中心的。但只要有物质，宇宙中就存在引力场，引力场的大小与时空弯曲的程度有关。时间和空间的结构和性质是依赖物质的，不能独立于物质而绝对地存在。如果物质没有了，时间和空间也就跟着没有了。爱因斯坦为了克服静态宇宙模型的不稳定性在
引力场方程中加入常数表示宇宙项，但后来在1992年，苏联数学家弗里德曼通过求解出不含宇宙项的引力方程的通解而得到一个膨胀的有限无界宇宙模型，而这个模型最终也被天文观测所证实。 在膨胀的有限无界宇宙模型的观念下，伽莫夫和阿尔弗、赫尔曼提出了一个比较完整的宇宙创新理论。该理论提出，宇宙是在高温高压的状态下，原始的基本粒子即中子突然膨胀，中子衰变转化为其他粒子后，逐渐形成其他的元素，从而形成整个星系等天体。当时由于没有条件去证明这个理论是否成立，也没有什么科学家认为这一理论是正确的。当时并没有受到重视，被人们戏称为“大爆炸理论”。20多年后，理论被证实后才成为了举世公认的“标准宇宙模型”。 在大爆炸理论中，在最开始的三分钟里就已经快速地发生了许多反应。我们根据相等的宇宙温度下降间隔来将最初的三分钟里发生的反应逐一看清楚： （1）第一个画面：宇宙温度为1011K，充满着数量丰富的粒子，包括电子及其反粒子、正电子、光子、中微子。在第一个画面中，宇宙的密度非常大，逃逸速度也相应变大，宇宙膨胀的特征时间约为0.02S i。其中，最重要的反应是：反中微子+质子?正电子+中子；中微子+中子?电子+质子。假设中微子与反中微子、正电子和电子数量都相差不多，质子转化为中子和中子转化为质子的速度也就相差无几，质子数和中子数大致相等。 （2）第二个画面：宇宙温度为3×1010K，宇宙中的主要成分的粒子仍处于热平衡状态，还没有质的变化。因此，能量密度按照温度的